精脱硫系统催化剂及转化催化剂的升温

精脱硫转化系统开车方案及操作规程

第一节精脱硫转化系统生产原理及流程

一、原理

1、精脱硫原理

通过铁钼触媒及镍钼触媒将焦炉气中的硫醇（RSR），噻吩（C4H4S）、二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（COS）等有机硫加氢转化成无机硫H2S、不饱和烃加氢转化为饱和烃；再利用铁锰脱硫剂及氧化锌脱硫剂，除去H2S，使焦炉气硫含量≤0.1ppm。

(1)加氢反应

RSH+H2=RH+H2S+Q; RSR′+H2=RH+R′H+H2S+Q

C4H4S+4H2=C4H10+H2S+Q; CS2+4H2=CH4+2H2S+Q

COS+H2=CO+H2S+Q; C2H4+H2=C2H6+Q

生产中铁钼触媒在进行上述反应的同时还存在以下副反应：

CO+3H2=CH4+H2O+Q (甲烷化反应)

２H2+O2=2H2O+Q (燃烧反应)

C2H4=C+CH4 +Q(析碳反应)

2CO=C+CO2+Q(析碳反应)

生产中加氢反应及副反应均为放热反应，在操作中应控制好触媒层温度。铁钼触媒主要的副反应是甲烷化反应，因此操作中要注意原料气中CO含量的变化。

(2)脱硫反应

○1铁锰脱硫剂对H2S的吸收反应：

FeS+H2S=FeS2+H2

MnO+H2S=MnS+H2O

MnS+H2S＝MnS2+H2

○2氧化锌脱硫剂对硫的吸收反应：

ZnO+H2S=ZnS+H2O

2、转化原理

在焦炉气中加入水蒸汽，在一定压力及温度下，通过催化剂作用，生成合成甲醇有用的H2、CO及CO2。

转化反应：CH4+H2O＝CO+3H2－Q

CO+ H2O＝CO2+H2+Q

CH4＝C+2H2－Q

二、流程

1、精脱硫转化系统流程叙述

来自焦炉气压缩机（C201）的焦炉气含H2S≤20mg/Nm3，有机硫250mg/Nm3，其压力为2.5MPa，温度100～110℃。焦炉气通过两台并联的脱油剂槽(D106a、b)脱除掉焦炉气中的油水之后进入冷热交换器（E104），被来自铁锰脱硫槽D103a、D103b的一级脱硫气第一次加热；然后进入原料气第一预热器（E101）被来自转化气废热锅炉（E105）的转化气第二次加热；再经原料气第二预热器（E102）被来自气气换热器（E103）的转化气第三次加热；最后进入加热炉B101被第四次加热。四次加热后焦炉气温度升至320℃，进入两台并联的

铁钼预加氢槽（D101a、D101b）再进入一台铁钼加氢槽（D102）。在铁钼触媒的作用下，焦炉气中绝大部分有机硫加氢转化成无机硫H2S，不饱和烃加氢转化为饱和烃。由铁钼加氢槽出来的焦炉气进入两台可并可串的铁锰脱硫槽（D103a、D103b），焦炉气中的大部分无机硫H2S 被脱除（此焦炉气称为一级脱硫气）。一级脱硫气经冷热交换器（E104）与原料气换热，温度降至360℃之后进入镍钼加氢槽（D104），在镍钼催化剂的作用下，焦炉气中剩余的少量有机硫进一步加氢转化成无机硫，之后进入两台可串可并的氧化锌脱硫槽（D105），最终将焦炉气中的总硫脱除至小于0.1PPm（此焦炉气称为二级脱硫气，或净化气）。净化气送往转化工序。

来自脱硫系统装置的净化气，总S≤0.1ppm，配入中压蒸汽混合后进入气-气换热器E103被转化气加热后，进入开工加热炉B101b升温，温度至到500℃，进入换热式转化炉H101管程在催化剂作用下CH4经过初步转化，混合气进入二段转化炉B102内，与从开工加热炉B101b来的热氧气混合燃烧，为二段炉催化剂内转化反应提供热量，二段炉出口转化气CH4≤0.1℅，温度900℃，进入H101壳程放热，为H101管程内初步转化反应提供热量，从H101壳程出来的气体，温度为600-700℃，依次进入多个换热器、预热原料气、精馏液及副产中压蒸汽回收转化气热量，进换热器的次序为：气-气换热器E103、原料气第二预热器E102、转化废锅E105、原料气第一预热器E101、第一锅炉给水预热器E106、第一分离器F102及精馏主塔再沸器E405、预塔再沸器E404、脱盐水预热器E107及转化气水冷器E108，

再进入第四分离器F105，分离冷凝液后，转化气去循环压缩机供合

成甲醇用。

2、 精脱硫转化方块流程

B101a 盘管D101a

D101b

D102

D103a

D105b B101b 中间煤气盘管 H101管程 E105管程 H101壳程 F102 E106管程 E101管程 E103管程

E102管程 B102 E104管程

D103b

E107管程 E108管程

F203 F105 去压缩工序

O 2

E102壳程 E101壳程 焦炉气来自压缩 D106a

D106b

E104壳程 D104 D105b

E103壳程

第二节精脱硫系统催化剂的硫化与还原方案

一、原理及目的

1、加氢催化剂的硫化原理及目的

加氢催化剂是指铁钼加氢催化剂与镍钼加氢催化剂。加氢催化剂在使用前必须对其进行硫化，也即使其在较高温度下与H2S反应，催化剂则由氧化态变为硫化态，获得较高的活性。

硫化剂为H2S。H2S来源于CS2+H2的反应或者高硫焦炉煤气。

FeO+H2S＝FeS+H2O+Q

MoO2+2 H2S＝MoS2+2H2O+Q

Fe2O3+2 H2S+H2≒2FeS+3H2O+Q

NiO+ H2S≒NiS+H2O+Q

转化为FeS 、MoS2的硫化态催化剂对有机硫加氢具有催化作用。

2、脱硫剂升温还原的原理及目的

脱硫剂是指铁锰脱硫催化剂与氧化锌脱硫催化剂。

脱硫剂的升温还原指的是铁锰脱硫剂的升温还原，即将氧化态的铁锰与H2、CO反应，成为还原态的铁锰。还原态的铁锰催化剂具有吸附H2S活性。还原剂为焦炉气中的H2、CO。

铁锰催化剂还原反应：

MnO2+H2＝MnO+H2O+Q

MnO2+CO＝MnO+CO2+Q

3Fe2O3+H22Fe3O4+H2O+Q

3Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2+Q